CAN应用层

CAN的工作原理CAN（Controller Area Network）是一种常用于汽车和工业控制系统中的通信协议，它的工作原理是基于串行通信和分布式控制的思想。

CAN协议由德国Bosch公司于1986年开发，现已成为国际标准ISO 11898。

CAN的工作原理主要包括物理层、数据链路层和应用层三个部分。

1. 物理层CAN的物理层采用差分信号传输方式，即CAN_H和CAN_L两个信号线分别传输相反的电压信号。

这种差分信号传输方式能够有效抵抗电磁干扰，提高通信的可靠性。

物理层还包括传输速率、线缆特性阻抗等参数的定义，以确保数据的正确传输。

2. 数据链路层数据链路层负责数据的传输和错误检测。

CAN采用了一种基于帧的通信方式，每个CAN帧由一个起始位、一个帧ID、数据域、CRC（循环冗余校验）和结束位组成。

帧ID用于标识不同的消息，数据域用于传输实际的数据信息，CRC用于检测数据传输过程中的错误。

在CAN总线上，所有节点都可以同时发送和接收数据，这种分布式控制的方式使得系统具有较高的实时性和可靠性。

数据链路层还包括错误检测和错误恢复机制，例如通过ACK位确认数据是否被正确接收，以及通过重传机制确保数据的可靠传输。

3. 应用层应用层是CAN协议的最上层，它定义了数据的格式和含义。

在汽车领域，CAN协议被广泛应用于车辆的诊断、传感器数据的采集和控制指令的发送等方面。

不同的应用领域可以定义自己的CAN消息格式和含义，以满足特定的需求。

总结一下，CAN的工作原理是通过物理层的差分信号传输、数据链路层的帧结构和错误检测、以及应用层的数据格式定义，实现了节点之间的高效通信和分布式控制。

CAN协议的优点包括高实时性、可靠性和可扩展性，使其成为了汽车和工业控制系统中的重要通信协议。

CAN总线的结构特点及应用CAN是Controller Area Network的缩写（以下简称CAN），是ISO国际标准化的串行通信协议，CAN总线是基于OSI模型的。

本文简介CAN 总线的结构、优点和应用，关心大家对CAN总线技术有个初步的了解。

在当前的汽车产业中，出于对平安性、舒适性、便利性、低公害、低成本的要求，各种各样的电子掌握系统被开发了出来。

由于这些系统之间通信所用的数据类型及对牢靠性的要求不尽相同，由多条总线构成的状况许多，线束的数量也随之增加。

为适应“削减线束的数量”、“通过多个LAN，进行大量数据的高速通信”的需要，1986年德国电气商博世公司开发出面对汽车的CAN通信协议。

此后，CAN通过IS011898及IS011519进行了标准化，CAN现在在欧洲已是汽车网络的标准协议。

1、CAN总线的结构CAN总线的物理层是将ECU(Electronic Control Unit-电子掌握单元，又称“行车电脑”、“车载电脑”等)连接至总线的驱动电路。

ECU的总数将受限于总线上的电气负荷。

物理层定义了物理数据在总线上各节点间的传输过程，主要是连接介质、线路电气特性、数据的编码/解码、位定时和同步的实施标准。

理论上,CAN总线上的节点数几乎不受限制，可达到2000个，实际上受电气特性的限制，最多只能接100多个节点。

CAN的数据链路层是其核心内容，其中规律链路掌握(LOagie Link Control，LLC)完成过滤、过载通知和管理恢复等功能，媒体访问掌握(Medium Access Control，MAC)子层完成数据打包/解包、帧编码、媒体访问管理、错误检测、错误信令、应答、串并转换等功能。

这些功能都是围绕信息帧传送过程绽开的。

2、CAN总线的优点①CAN为多主方式工作，网络上任一节点均可在任一时刻主动地向网络上其他节点发送信息，而不分主从。

②在报文标识符上，CAN上的节点分成不同的优先级，可满意不同的实时需要，优先级高的数据最多可在134μs内得到传输。

CAN总线原理与技术应用CAN（Controller Area Network，控制器局域网络）总线是一种常用于车辆电子系统的通讯协议。

由于CAN总线具有速度快、可靠性高、数据传输安全等优点，因此在汽车、工业自动化等领域得以广泛应用。

物理层：CAN总线使用双绞线作为传输介质，支持两种传输速率，即高速CAN和低速CAN。

高速CAN的传输速率可达1 Mbps，主要用于大部分车辆内部的通信；低速CAN的传输速率为100 kbps，主要用于外部设备和主机之间的通信。

数据链路层：数据链路层负责确保数据的正确传输。

CAN总线采用了一种基于确认应答的传输机制，发送端发送数据后，接收端需要返回一个确认应答，以确保数据的正确接收。

如果发送端没有收到应答，将重新发送数据，直到收到正确的应答位置。

网络层：网络层对发送的数据进行优先级处理，以确保重要数据的传输和处理。

CAN总线使用了CID（CAN Identifier，CAN标识符）来标识不同数据的优先级。

CID的长度为11位或29位，优先级高的CID具有更短的标识符，从而能够获得更高的发送优先级。

应用层：应用层是CAN总线与上层系统（如ECU，Electronic Control Unit）之间的接口。

ECU是车辆电子系统的核心部分，用于控制发动机、转向系统、车身电子系统等。

CAN总线通过与ECU的连接，实现了系统之间的数据共享和通信。

在汽车领域，CAN总线被用于连接车内各种控制单元，实现整车系统的数据共享和协调控制。

通过CAN总线，不同的控制单元可以相互通信，从而提高整车系统的可靠性和性能。

例如，发动机控制单元可以通过CAN总线与车速传感器和氧传感器等外部设备进行通信，实时控制发动机工作状态。

在工业自动化领域，CAN总线被用于连接各种工业设备，实现设备之间的数据传输和控制。

通过CAN总线，不同的设备可以实现数据共享和协同工作。

例如，生产线上的传感器和执行器可以通过CAN总线与PLC （Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）进行连接，实现自动化控制。

基于CAN总线的常见的应用层协议一、J1939——用于卡车和客车SAE J1939规范集•SAE J1939-11物理层(250kbit/s，屏蔽双绞线)物理层基于ISO11898-2，速率为250kbit/s时最多可带30个设备，最大总线长度可达40 m。

•SAE J1939 21数据链路层可定义常用的消息，例如请求、确认和传输协议。

•SAE J1939 31网络层定义了中继器、路由器、网关和网桥。

•SAE J1939 71卡车和公交车动力传动系统的网络：定义所有参数以及被称为参数组的汇编消息。

•SAE J1939 73应用层诊断定义诊断消息。

•SAE J1939 81网络管理定义初始化的状态图以及对地址使用的限制。

其主要功能是定义地址审断，用以确保源地址在网络上的唯一性。

其它行业采用常规的J1939通讯功能，特别是J1939/21和J1939/31协议定义，任何兼容J1939的系统都需要它们。

二、CANopen——用于嵌入式控制系统,比较灵活CANopen是一种基于CAN的较高层协议。

它是作为一种标准化的嵌入式网络而开发的，具有高度灵活的配置能力。

CANopen的设计用于面向运动的机器控制网络，例如搬运系统。

到目前为止，已在多种应用领域中使用，例如，医疗设备、越野车辆、海事电子设备、铁路应用或楼宇自动化。

CANopen使开发人员从处理与CAN相关的繁琐事务中解放出来，例如位定时以及与执行相关的功能。

它提供了针对实时数据、组态数据以及网络管理数据的标准化通讯对象。

三、DeviceNet ——用于工厂自动化，定义比较严谨，死板DeviceNet主要用在工厂自动化中，作为工业I/O设备与控制器(例如，限位开关、传感器、驱动装置、显示屏和操作接口)之间的通讯网络。

这是一种发送方-接收方网络，支持多重通讯层级和消息优先排序。

DeviceNet支持主站/从站以及点对点通讯。

设备沿着DeviceNet网络以主干线/支线型拓扑结构分布。

can总线的原理CAN总线的原理CAN总线，全称Controller Area Network，是一种高度可靠的、高速的、串行通信总线，常被应用于汽车电子、工业控制和航空航天等领域。

CAN总线的原理主要包括物理层、数据链路层和应用层。

一、物理层CAN总线的物理层是基于差分传输的。

它使用两条线CAN_H和CAN_L，当CAN_H线电压高于CAN_L线电压时，表示逻辑为1，当CAN_L线电压高于CAN_H线电压时，表示逻辑为0。

CAN总线的差分传输方式具有很强的抗干扰能力，能够有效地抵抗电磁干扰和噪声等干扰。

二、数据链路层CAN总线的数据链路层主要包括帧格式、帧发送和接收机制。

CAN 总线的帧格式包括起始位、帧类型、数据长度、数据区、帧校验和和结束位。

其中，起始位和结束位用于标识一个CAN总线帧的开始和结束，帧类型用于标识数据帧或远程帧，数据长度用于标识数据区的长度，数据区用于存储数据或请求数据，帧校验和用于确认数据的正确性。

CAN总线的帧发送机制采用分时复用和优先级控制的方法，即不同节点通过CAN总线共享相同的带宽，同时通过优先级控制来实现节点之间的数据传输。

当多个节点同时发送数据时，CAN总线会按照节点的优先级进行数据传输，优先级越高的节点先发送数据。

CAN总线的帧接收机制采用广播方式，即所有节点都能够接收到总线上的数据帧，并采用校验和来判断数据的正确性。

如果数据校验和正确，则可以接收数据，否则舍弃数据。

三、应用层CAN总线的应用层是通过标准的数据格式和协议来实现节点之间的数据交换。

CAN总线的应用层支持多种数据类型，包括数字、模拟和状态等，并支持多种通信协议，如CANopen、J1939和DeviceNet等。

CAN总线的原理是基于差分传输的物理层、帧格式、帧发送和接收机制以及应用层协议。

它具有高度可靠的性能、高速的传输速率和良好的抗干扰能力，广泛应用于汽车电子、工业控制和航空航天等领域。

CAN总线应用层通信协议的实现CAN总线的底层硬件工作于OSI的数据链路层和物理层，CAN网络通信协议仅解决了数据发送、接收、错误处理等底层硬件数据传输问题，对于应用层数据并没有规定相应的解析协议，应用层协议需要使用者自定[22]，主要应考虑以下三个方面：确定数据帧格式、总线资源的分配、发送接收数据帧分配。

CAN协议分为标准桢和扩展桢，考虑到兼容性，这里采用标准帧。

总线资源的分配是指总线上的ID标识符分配。

本系统设置多台电机和其它设备作为下位机，每个下位机应该具有总线唯一的ID以便上位机和其它下位机节点对其寻址并控制，所以用CAN验收码寄存器(ACR)的值代表CAN节点的ID。

CAN 节点的接受是指：验收屏蔽寄存器(AMR)统一设置为0x00h，也就是说只有当接收缓冲器描述符区的识别码的(ID10~ID.3)位与CAN验收码寄存器(ACR)中的值一致，才能通过验收滤波器，确认该数据帧是发送给本节点的，继而引起SJA1000接收中断，在主程序读取接收缓冲器中的数据。

而CAN节点的发送是指：发送缓冲器的(ID10~ID.3)位我们设置为目的节点的ID，并将自己的ID设为数据帧的第一个字节，以便通信握手确认，明确数据来源。

总线资源的分配总线资源的分配指总线上的ID标识符分配。

每个下位机应该具有总线唯一的ID以便上位机和其它下位机节点对其寻址并控制。

①CAN节点接收：验收屏蔽寄存器(AMR)统一设置为0x00h，也就是说只有当接收缓冲器描述符区的识别码的(ID10~ID.3)位与CAN验收码寄存器(ACR)中的值一致，才能通过验收滤波器，确认该数据帧是发送给本节点的，继而引起DSP 接收中断，在主程序读取接收缓冲器中的数据。

②CAN节点发送：发送缓冲器的(ID10~ID.3)位设置为目的节点的ID，并将自己的ID设为数据帧的第一个字节，以便通信握手确认，明确数据来源。

下位机接收，上位机发送协议在BasicCAN模式下，每次接收或者发送的数据字节最多只有8个字节，如表5.1所示。

can总线应用层协议实例解析一、简介CAN总线（Controller Area Network）是一种广泛应用于汽车、工业自动化、家庭等领域的现场总线技术。

它是一种串行通信协议，可以在短距离和长距离传输中实现高可靠性的数据传输。

本篇文章将通过一个简单的CAN总线应用层协议实例来解析CAN总线的物理层、数据链路层和应用层。

二、物理层CAN总线的物理层包括传输介质、收发器和信号电平。

其中，传输介质可以是双绞线、同轴电缆等；收发器负责将数字信号转换为模拟信号或反向转换；信号电平采用差分电压进行数据传输，具有抗干扰能力强、传输距离远等优点。

三、数据链路层CAN总线的数据链路层定义了数据传输的规则和机制，包括数据帧、远程帧和错误控制。

数据帧由标识符、数据段和控制段组成，用于传输实际的数据；远程帧用于请求发送数据，但没有数据段；错误控制包括位错误检测和错误帧发送等功能。

四、应用层CAN总线的应用层定义了实际应用中需要的数据格式和协议。

例如，在汽车中，应用层可以定义车辆控制指令、传感器数据等的数据格式和协议。

应用层还提供了应用程序接口，使得用户可以轻松地使用CAN总线进行通信。

五、协议实例下面是一个简单的CAN总线应用层协议实例，用于控制车辆的灯光系统：1. 数据帧格式：每个数据帧包括标识符、控制段和数据段。

在此实例中，标识符表示灯光控制指令，控制段包括指令类型和指令参数，数据段包括指令的具体参数值。

2. 指令类型：指令类型包括打开前大灯、关闭前大灯、打开尾灯等。

每个指令类型都有一个唯一的标识符。

3. 指令参数：指令参数根据指令类型的不同而变化。

例如，打开前大灯的指令参数包括亮度等级和闪烁频率，关闭尾灯的指令参数为空。

4. 数据传输：当车辆的灯光控制系统接收到一个数据帧时，它会根据标识符判断指令类型和参数，然后执行相应的控制操作。

同时，控制系统还可以将传感器数据或其他信息封装成数据帧发送到CAN总线上。

5. 错误控制：如果数据传输过程中出现错误，控制系统会自动发送错误帧，通知其他节点出现错误。

CAN总线的应用分析CAN（Controller Area Network）总线是一种广泛应用在工控、汽车、航空航天等领域的串行通信总线协议。

本文将对CAN总线的应用进行分析。

首先，CAN总线在汽车行业的应用非常广泛。

现代汽车中的许多系统都采用了CAN总线进行通信，如引擎控制单元（ECU）、制动系统、仪表盘、电子稳定控制系统（ESP）、空调系统等。

CAN总线的高可靠性和实时性使得汽车系统能够高效地进行数据交换和控制。

其次，CAN总线在工控领域的应用也非常普遍。

工控系统中需要将各个设备和节点进行连接和通信，CAN总线作为一种性能稳定的通信手段被广泛应用。

例如，工厂生产线上的各种传感器、执行器、PLC等设备可以通过CAN总线进行数据交换和控制。

CAN总线的高实时性和抗干扰能力使得工控系统能够实现稳定可靠的数据传输和控制。

此外，CAN总线也在航空航天领域得到广泛应用。

在飞机上，各种系统需要进行通信和数据交换，如发动机控制系统、驾驶舱仪表系统、通讯系统等。

CAN总线被广泛应用于这些系统之间的数据传输和协调控制，其可靠性和实时性能够满足对航空航天设备的高要求。

另外，CAN总线在物流、农业、能源等领域也有着重要的应用。

在物流领域，CAN总线可以用于卡车和物流设备之间的数据传输和控制，实现物流操作的智能化和自动化。

在农业领域，CAN总线可以用于农机设备和传感器之间的数据交换和控制，提高农业生产的效率和智能化程度。

在能源领域，CAN总线可以用于电力设备之间的数据传输和控制，实现能源系统的监控和调节。

总之，CAN总线作为一种高可靠性和高实时性的串行通信总线协议，被广泛应用于汽车、工控、航空航天、物流、农业、能源等领域。

它能够满足各种系统之间的数据传输和控制需求，实现系统的智能化和自动化。

随着技术的不断发展，CAN总线的应用领域将更加广泛，并且在各个领域中的应用也将更加深入和成熟。

CAN总线原理与应用基础CAN总线（Controller Area Network）是一种多控制器通信协议，广泛应用于汽车电子、工业自动化和其他领域的实时通信系统。

CAN总线的原理与应用基础包括物理层、数据链路层和应用层三个方面。

物理层是CAN总线的最底层，用于传输电信号。

CAN总线使用差分信号传输，即利用两根线分别传输CAN_H和CAN_L两个信号。

CAN_H和CAN_L之间的电压差为2V，CAN_H为高电平，CAN_L为低电平。

这种差分传输方式能够抵抗干扰噪声，并提供良好的通信质量和稳定性。

数据链路层是CAN总线的核心部分，用于实现节点之间的高效通信。

CAN总线采用CSMA/CR（Carrier Sense Multiple Access withCollision Resolution）的访问机制。

节点在发送数据前检测总线是否闲置，如果闲置则发送数据；如果检测到总线中有节点正在发送数据，则等待该节点发送完毕后再发送。

若多个节点同时发送数据导致冲突，CAN总线使用位决策算法进行冲突解决。

数据链路层还包括帧格式的定义和错误检测与纠正机制。

CAN总线数据帧分为标准帧和扩展帧两种格式。

标准帧包括ID优先级、数据长度码和数据域等组成部分，总长度为11位。

扩展帧增加了消息标识码的长度，总长度为29位。

CAN总线还使用CRC（循环冗余检验）和ACK（确认）机制来检测和纠正传输过程中的错误。

应用层是CAN总线的最上层，用于定义具体应用场景下的数据传输协议和通信规则。

不同的应用场景需要定义不同的数据内容和帧格式。

例如，在汽车电子中，CAN总线应用层定义了诸如引擎控制、仪表盘显示、安全气囊等功能的通信协议。

在工业自动化中，CAN总线应用层定义了诸如传感器数据采集、控制指令传输等功能的通信协议。

CAN总线在汽车电子领域有着广泛的应用。

它能够同时连接多个电子控制模块，实现实时高效的数据传输和控制。

通过CAN总线，不同的模块可以实现相互之间的通信和协调工作。